P.C. McGuire et al- Balloon-Borne Direct Search for Ionizing Massive Particles as a Component of the Galactic Halo Dark Matter

8/3/2019 P.C. McGuire et al- Balloon-Borne Direct Search for Ionizing Massive Particles as a Component of the Galactic Halo …

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B A L L O O N - B O R N E D I R E C T S E A R C H F O R I O N I Z I N G M A S S I V E P A R T I C L E S

A S A C O M P O N E N T O F T H E G A L A C T I C H A L O D A R K M A T T E R

( T h e A r i z o n a - I M A X C o l l a b o r a t i o n )

P . C . M c G u i r e

1

, T . B o w e n , D . L . B a r k e r , P . G . H a l v e r s o n

2

, K . R . K e n d a l l , T . S . M e t c a l f e , R . S .

N o r t o n , A . E . P i f e r : D e p a r t m e n t o f P h y s i c s , U n i v e r s i t y o f A r i z o n a , T u c s o n A Z 8 5 7 2 1

L . M . B a r b i e r , E . R . C h r i s t i a n , K . E . K r o m b e l , J . W . M i t c h e l l , J . F . O r m e s , R . E . S t r e i t m a t t e r :

L a b o r a t o r y f o r H i g h E n e r g y A s t r o p h y s i c s , N A S A / G S F C , G r e e n b e l t , M D 2 0 7 7 1

A . J . D a v i s , A . W . L a b r a d o r , R . A . M e w a l d t , S . M . S c h i n d l e r : S p a c e R a d i a t i o n L a b o r a t o r y ,

C a l i f o r n i a I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , P a s a d e n a , C A 9 1 1 2 5

R . L . G o l d e n , S . J . S t o c h a j , W . R . W e b b e r

3

: P a r t i c l e A s t r o p h y s i c s L a b o r a t o r y , N e w M e x i c o

S t a t e U n i v e r s i t y , L a s C r u c e s , N M 8 8 0 0 3

1

E M A I L : m c g u i r e @ s o l i t o n . p h y s i c s . a r i z o n a . e d u o r D E C n e t { U A Z H E P : : M C G U I R E

2

P h y s i c s D e p a r t m e n t , U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a a t I r v i n e , I r v i n e , C A 9 2 7 1 7

3

A s t r o n o m y D e p a r t m e n t . , N e w M e x i c o S t a t e U n i v e r s i t y , L a s C r u c e s , N M 8 8 0 0 3

A B S T R A C T

A d a r k m a t t e r ( D M ) s e a r c h e x p e r i m e n t w a s o w n o n t h e I M A X b a l l o o n p a y l o a d , t o s e a r c h f o r

a p o s s i b l e m i n o r c o m p o n e n t o f t h e d a r k m a t t e r i n t h e G a l a c t i c h a l o : i o n i z i n g m a s s i v e p a r t i c l e s

( I M P s ) ( m

x

> 1 0

4

G e V / c

2

) t h a t c a n n o t p e n e t r a t e t h e a t m o s p h e r e d u e t o t h e i r l o w - v e l o c i t i e s

a n d h i g h e n e r g y - l o s s . T h e D M s e a r c h e x p e r i m e n t c o n s i s t e d o f a d e l a y e d c o i n c i d e n c e b e t w e e n

f o u r l a r g e p l a s t i c s c i n t i l l a t i o n d e t e c t o r s a r r a n g e d i n a v e r t i c a l s t a c k . I n o r d e r t o s e a r c h f o r

u l t r a - s l o w p a r t i c l e s w h i c h d o n o t s l o w d o w n i n t h e I M A X t e l e s c o p e , t h e e x p e r i m e n t c o n t a i n e d

T D C s w h i c h m e a s u r e d t h e t i m e - d e l a y s T

i i + 1

2 0 3 1 4 0 s b e t w e e n h i t s i n s u c c e s s i v e c o u n t e r s

t o 2 % p r e c i s i o n . W e p r e s e n t I M P u x l i m i t s f o r n o n - s l o w i n g I M P s a n d a l s o f o r I M P s w h i c h

s l o w d o w n s i g n i c a n t l y w i t h i n t h e I M A X t e l e s c o p e . T h i s e x p e r i m e n t e e c t i v e l y c l o s e s m u c h o f a

p r e v i o u s l y u n c o n s t r a i n e d ` w i n d o w ' i n t h e m a s s / c r o s s - s e c t i o n j o i n t p a r a m e t e r s p a c e f o r m a s s i v e

p a r t i c l e s a s t h e d o m i n a n t h a l o D M .

1 . I N T R O D U C T I O N & M O T I V A T I O N

A w h o l e h o s t o f d i e r e n t ` e l e m e n t a r y ' p a r t i c l e s h a v e b e e n h y p o t h e s i z e d a s s o l u t i o n s t o t h e

d a r k m a t t e r p r o b l e m 1 ] ( e . g . a s m a l l n e u t r i n o r e s t m a s s , W I M P s , m o n o p o l e s , C H A M P s , v e r y

m a s s i v e n e u t r i n o s , S I M P s , s t r a n g e q u a r k n u g g e t s , a x i o n s ) ; a n d n o v e l p a r t i c l e d e t e c t o r s a r e r e -

q u i r e d t o d e t e c t e a c h d i e r e n t d a r k m a t t e r c a n d i d a t e . W e a k l y I n t e r a c t i n g M a s s i v e P a r t i c l e s

( W I M P s ) a r e c o n s i d e r e d t o b e a l i k e l y d a r k m a t t e r p a r t i c l e c a n d i d a t e . I n t h e e a r l y u n i v e r s e , t h e

l o w W I M P c r o s s - s e c t i o n m i g h t a l l o w e n o u g h W I M P s t o s u r v i v e a n n i h i l a t i o n f r o m a n t i - W I M P s ,

s o a s t o b e a b u n d a n t e n o u g h t o s o l v e t h e m i s s i n g m a t t e r p r o b l e m t o d a y . H o w e v e r , I o n i z i n g

M a s s i v e P a r t i c l e s ( I M P S ) , w h i c h p r e s e n t l y h a v e a m u c h h i g h e r i n t e r a c t i o n c r o s s - s e c t i o n w i t h

o r d i n a r y m a t t e r , m i g h t h a v e a p r i m o d i a l a n n i h i l a t i o n c r o s s - s e c t i o n t h a t i s s i m i l a r t o t h e W I M P

p r i m o r d i a l a n n i h i l a t i o n c r o s s - s e c t i o n . T h e r e f o r e , I M P s m i g h t h a v e a r e l i c a b u n d a n c e t h a t i s l a r g e

e n o u g h t o c o n s t i t u t e a l l t h e d a r k m a t t e r i n t h e u n i v e r s e a n d b e u n n o t i c e d i n p a s t e x p e r i m e n t s 2 ] .

E x a m p l e s o f I M P s i n c l u d e : C H A M P s ( e l e c t r i c a l l y C H A r g e d M a s s i v e P a r t i c l e s ) , S I M P s ( S t r o n g l y

I n t e r a c t i n g M a s s i v e P a r t i c l e s ) , m o n o p o l e s a n d " s t r a n g e " q u a r k n u g g e t s . I f I M P s h a v e a n t i p a r t i -

c l e s , t h e r a n g e o f I M P m a s s e s f o r w h i c h I M P s c o u l d b e t h e d o m i n a n t ( h a l o ) d a r k m a t t e r ( D D M )

i n c l u d e s m

x

2 6 1 0

2

3 1 0

5

h G e V , w h e r e h 1 i s t h e H u b b l e c o n s t a n t 2 ] . S i n c e t h e h i g h i n -

t e r a c t i o n c r o s s - s e c t i o n o f I M P s w i t h o r d i n a r y n u c l e i s h o u l d h a v e e a s i l y o b s e r v a b l e c o n s e q u e n c e s ,

m a n y e x p e r i m e n t s h a v e b e e n c o m p l e t e d 3 ] o r c l e v e r a r g u m e n t s i n v e n t e d 2 ] t o r u l e o u t d i e r e n t

h y p o t h e t i c a l I M P s a s t h e D D M , w i t h i n t h e t h e o r e t i c a l l y m o s t f a v o r e d r a n g e s o f I M P m a s s , m

x

n u m b e r d e n s i t y , n

x

, a n d i n t e r a c t i o n c r o s s - s e c t i o n w i t h o r d i n a r y n u c l e i

x N

. H o w e v e r , S t a r k m a n

e t a l . h a v e f o u n d t h a t f o r a s i g n i c a n t r a n g e o f t h e j o i n t m a s s a n d i n t e r a c t i o n c r o s s - s e c t i o n



p a r a m e t e r s p a c e , g e n e r i c I M P s h a v e n o t b e e n r u l e d o u t a s t h e d o m i n a n t h a l o d a r k m a t t e r , a s

p r e v i o u s l y t h o u g h t .

D e s p i t e t h e f a c t t h a t t h e I M A X d a r k m a t t e r s e a r c h i s s i m i l a r i n s p i r i t a n d t e c h n i q u e t o t h e

g r o u n d - b a s e d e x p e r i m e n t b y B a r i s h e t a l . , o u r w o r k w a s u n p r e c e d e n t e d f o r s e v e r a l r e a s o n s . F i r s t

a n d f o r e m o s t , d a r k m a t t e r h u n t e r s h a v e r a r e l y s e a r c h e d f o r d a r k m a t t e r p a r t i c l e s a t b a l l o o n o r

s a t e l l i t e a l t i t u d e . S e c o n d , u s u a l l y w h e n a s e a r c h f o r d a r k m a t t e r p a r t i c l e s a t b a l l o o n o r s a t e l l i t e

a l t i t u d e h a s b e e n p e r f o r m e d , t h e e x p e r i m e n t e r s h a v e b e e n u n a b l e t o r e j e c t t h e b a c k g r o u n d w i t h

u x 1 c m

2

s

1

s r

1

f r o m o r d i n a r y c o s m i c r a y s , w h i c h d e p o s i t e n e r g i e s o f > 2 M e V / g / c m

2

O u r s e a r c h f o r I M P s w i t h a f o u r - f o l d d e l a y e d c o i n c i d e n c e b e t w e e n t h e f o u r s c i n t i l l a t i o n d e t e c t o r s

i n t h e I M A X s t a c k w a s t h e r s t d a r k m a t t e r p a r t i c l e s e a r c h e x p e r i m e n t o w n a t b a l l o o n a l t i t u d e

w h i c h c o u l d r e j e c t t h e c o s m i c r a y b a c k g r o u n d t o a u x l e v e l o f 1 0

5

c m

2

s

1

s r

1

a n d h a v e

a r e l a t i v e l y s m a l l e n e r g y - l o s s t h r e s h o l d ( d E = d x ( T H R ) 3 5 M e V / g / c m

2

) . T h i s a r t i c l e b r i e y

d i s c u s s e s t h e r e s u l t s o f o u r b a l l o o n - b o r n e d a r k m a t t e r s e a r c h | f o r m o r e d e t a i l s , s e e R e f . 4 ] .

2 . T H E I M P S E A R C H E X P E R I M E N T & R E S U L T S

T h e p a r a m e t e r s o f t h e I M A X b a l l o o n i g h t o p p o r t u n i t y a r e l i s t e d i n T a b l e 1 . I n o r d e r

t o s e a r c h f o r I M P s o v e r a w i d e r a n g e o f v e l o c i t i e s , = ( 0 3 3 t o 3 3 ) 1 0

3

, t r i g g e r i n g i s

a c c o m p l i s h e d i n a s p e c i a l l y d e s i g n e d d e t e c t o r m o d u l e w i t h a s e r i e s o f d e l a y e d c o i n c i d e n c e g a t e s .

A l l 4 t i m e i n t e r v a l s a n d 3 p u l s e h e i g h t s a r e r e a d o u t b y a n O R T E C 8 1 1 A D C C A M A C m o d u l e .

N u m b e r o f s c i n t i l l a t i o n c o u n t e r s 4

T o t a l t h i c k n e s s o f c o u n t e r s 5 g / c m

2

T o t a l t h i c k n e s s o f m a t e r i a l a b o v e c o u n t e r t e l e s c o p e 6 g / c m

2

( i n c l u d i n g 5 g / c m

2

a t m o s p h e r e )

T o t a l t h i c k n e s s o f m a t e r i a l b e t w e e n c o u n t e r s 8 g / c m

2

T o t a l t h i c k n e s s t o r e a c h a n d t r a v e r s e e x p e r i m e n t 1 9 g / c m

2

G e o m e t r y f a c t o r = 1 0 0 c m

2

s r

T i m e a t o a t a l t i t u d e ( f o r h i g h q u a l i t y D M d a t a ) t = 1 8 1 0

4

s e c o n d s

I M P v e l o c i t y r a n g e = ( 0 3 3 t o 3 3 ) 1 0

3

T r i g g e r t h r e s h o l d s i n 1 c m p l a s t i c s c i n t i l l a t o r s :

1 Z = 1 3 5 % o f L a n d a u p e a k o f M I P s i n 1 c m ; d L = d x = 0 0 1 8 M e V / c m

Z = + 1 I M P s ( e . g . X

+

a n d X ? C H A M P s ) , m o n o p o l e s , d y o n s , ( 1 = 5 ) e s u p e r s t r i n g

p a r t i c l e s a r e a l l a b o v e t h r e s h o l d o v e r f u l l I M P v e l o c i t y r a n g e l i s t e d a b o v e

T a b l e 1 : P a r a m e t e r s o f I M A X B a l l o o n - B o r n e E x p e r i m e n t

T h e w i d e c o i n c i d e n c e t i m i n g g a t e s ( s i n s t e a d o f n s ) e n s u r e d a s t e a d y s t r e a m o f a c c i d e n t a l

c o i n c i d e n c e s u n i f o r m l y d i s t r i b u t e d i n e a c h t i m e g a t e , t h e p r i n c i p a l b a c k g r o u n d f o r t h e I M P

s e a r c h . T h e a c c i d e n t a l r a t e A ( n ) f o r n c o u n t e r s i s p r o p o r t i o n a l t o e a c h c o u n t e r ' s s i n g l e s r a t e

a n d t o t h e g a t e w i d t h s f o r e a c h o f t h e d e l a y e d c o i n c i d e n c e s . A t o a t a l t i t u d e , R

i

3 5 0 0 H z f o r

e a c h c o u n t e r , a n d w i t h t h e g a t e w i d t h s a s g i v e n i n R e f . 4 ] , A ( 3 ) 4 H z ; a b o u t 4 4 1 0

3

e v e n t s

w e r e r e c o r d e d ( r e d u c e d s o m e w h a t b y d e a d t i m e ) d u r i n g t h e v e h o u r s o f e x c e l l e n t I M P s e a r c h

d a t a a t o a t a l t i t u d e . T h e t i m e - i n t e r v a l d i s t r i b u t i o n s a r e u n i f o r m , a s e x p e c t e d , e x c e p t f o r t h e

p e a k s i n T

1 2

a n d T

2 3

w h i c h a r e d u e t o a n o m a l o u s e v e n t s , o f u n k n o w n o r i g i n , w h i c h a r e e l i m i n a t e d

f r o m t h e d a t a s e t w h e n t h e v e l o c i t y l i m i t s , v

m n

= 0 1 m = s v

m a x

= 0 6 7 m = s , c o r r e s p o n d i n g

t o t h e l i m i t s o f t h e T

3 4

d i s t r i b u t i o n , a r e a p p l i e d t o T

1 2

a n d T

2 3

. S i n c e A ( 4 ) 0 0 5 5 H z ,

6 5 3 f o u r - f o l d a c c i d e n t a l c o i n c i d e n c e s w e r e o b s e r v e d d u r i n g t h e v e h o u r o b s e r v a t i o n p e r i o d .

H o w e v e r , i f t h e t h r e e i n d e p e n d e n t t i m e m e a s u r e m e n t s m u s t b e c o n s i s t e n t i n t h e d a t a a n a l y s i s

w i t h t h e t i m e d e l a y s o f a n I M P t r a v e r s a l w i t h i n , s a y , 1 , w h e r e = 2 % , t h e n t w o o f t h e

t i m i n g g a t e s a r e e e c t i v e l y n a r r o w e d ; o n e o f t h e g a t e s i s n o t n a r r o w e d s i n c e t h e I M P i s a l l o w e d

t o h a v e a n y v e l o c i t y c o n s i s t e n t w i t h t h e g a t e w i d t h s . T h e n t h e e e c t i v e a c c i d e n t a l r a t e i s

A ( 4 ) = 2 6 1 0

4

H z , c o r r e s p o n d i n g t o N

I M P

5 a c c i d e n t a l e v e n t s w h i c h m i m i c I M P t r a v e r s a l s



i n t h e 5 h o u r s o f a n a l y s e d d a t a . T h u s t h e I M A X t i m e - o f - i g h t I M P s e a r c h h a s a m i n i m u m

d e t e c t a b l e u x ,

I M P , m i n . d e t .

, a t t h e 4 l e v e l u s i n g N

I M P

+ N

A C C I D

1 4 a s w e l l a s t h e g e o m e t r y

f a c t o r a n d t i m e t f r o m T a b l e 1 , o f

I M P , m i n . d e t .

= 5 1 0

6

c m

2

s

1

s r

1

( s e e T a b l e s 2 a n d 3

f o r o u r a c t u a l r e s u l t s ) .

W h e n w e a s s u m e a s p e c i c I M P - n u c l e u s i n t e r a c t i o n m o d e l t o p a r a m e t r i z e t h e d i e r e n t I M P

s c a t t e r i n g c r o s s - s e c t i o n s w i t h d i e r e n t n u c l e i , w e i n d e e d n d t h a t o u r I M P s e a r c h d o e s p l a c e

u s e f u l n e w c o n s t r a i n t s o n I M P p a r a m e t e r s p a c e , c l o s i n g a w i d e - o p e n w i n d o w i n p a r a m e t e r s p a c e

( 1 0

6

< m

x

< 1 0

8

G e V ; s e e F i g u r e 1 ) . T h e w i n d o w s s h o w n h e r e a r e f r o m t h e S t a r k m a n e t

a l i n t e r p r e t a t i o n , a d a p t e d f r o m a n d i n c l u d i n g t h e r e s u l t s o f t h e r e c e n t B P R S p u b l i c a t i o n . W e

e l i m i n a t e a l a r g e f r a c t i o n o f t h e r e m a i n i n g w i n d o w W

2

f o r t h e c o h e r e n t I M P - n u c l e u s i n t e r a c t i o n s .

T h e r e m a i n i n g p o r t i o n o f t h e w i n d o w W

2

c a n b e c o n s t r a i n e d b y a s e a l e v e l I M P s e a r c h w i t h l o w

t h r e s h o l d s a n d a s i g n i c a n t b a c k g r o u n d r e j e c t i o n c a p a b i l i t y .

S e a r c h

d E

d x

( T H R )

m n

( c m

2

) a

m a x

1

(

c m

2

g

) (

m

x

)

m a x

(

c m

2

G e V

) A ( c m

2

s r )

v 0 3 . 0 6 2 1 0

2 1

0 0 1 3 2 3 1 1 0

2 6

1 0 0

s m a l l v 3 . 0 6 2 1 0

2 1

0 0 7 1 2 1 0

2 5

1 0 0

l a r g e v 3 . 0 6 2 1 0

2 1

0 1 2 3 2 1 1 0

2 5

1 0 0

T r i p l e s 3 . 0 6 2 1 0

2 1

0 1 2 3 2 1 1 0

2 5

1 3 5

S i n g l e s R a t e 0 . 9 1 6 1 0

2 1

0 3 8 3 3 1 0

2 5

9 1 2 0

T a b l e 2 : S u m m a r y o f I M A X R e s u l t s , p a r t 1 . F o r e a c h I M P s e a r c h , w e t a b u l a t e t h e e n e r g y

l o s s d e t e c t i o n t h r e s h o l d ( d E = d x ( T H R ) ( M e V / g / c m

2

) ) , t h e c o r r e s p o n d i n g t h r e s h o l d c r o s s -

s e c t i o n i n c l u d i n g t h e

2

- d e p e n d e n c e o f d E = d x (

m n

) , t h e m a x i m u m s l o w i n g d o w n r a t e ( a

m a x

1

)

t h e c o r r e s p o n d i n g m a x i m u m e l a s t i c c r o s s - s e c t i o n t o m a s s r a t i o ( ( = m

x

)

m a x

) , a n d t h e g e o m e t r y

f a c t o r ( A ) f o r t h e s e a r c h .

S e a r c h N B n

s m a x

m a x

(

1

c m

2

s s r

) m

m a x

( G e V )

v 0 5 4 0 0 3 9 . 1 6 5 1 0

6

1 5 1 0

1 1

s m a l l - v 5 7 5 0 1 6 . 9 4 9 1 0

6

2 0 1 0

1 1

l a r g e - v 1 6 1 8 3 2 1 1 1 . 1 7 9 1 0

6

1 3 1 0

1 1

T r i p l e s 4 H z 0 H z 4 H z 3 1 0

2

3 3 1 0

7

S i n g l e s 4 0 0 0 H z 0 H z 4 0 0 0 H z 0 . 4 4 2 2 7 1 0

6

T a b l e 3 : S u m m a r y o f I M A X R e s u l t s , p a r t 2 . F o r e a c h I M P s e a r c h , w e t a b u l a t e t h e n u m b e r

o f s i g n a l ( N ) a n d b a c k g r o u n d ( B ) e v e n t s o b s e r v e d , t h e 9 5 % C . L . P o i s s o n u p p e r l i m i t ( n

s m a x

)

o n t h e n u m b e r o f I M P e v e n t s , t h e u p p e r l i m i t o n t h e u x (

m a x

) , a n d t h e m a x i m u m m a s s

d e t e c t a b l e ( m

m a x

) ( a s s u m i n g I M P s a r e a l l t h e d a r k m a t t e r ) .

R E F E R E N C E S

1 ] J . R . P r i m a c k e t a l . , A n n . R e v . N u c l . P a r t . S c i . 3 8 , 7 5 1 ( 1 9 8 8 ) .

2 ] A . D e R u j u l a e t a l . , N u c l . P h y s . B 3 3 3 , 1 7 3 ( 1 9 9 0 ) . M . W . G o o d m a n a n d E . W i t t e n ,

P h y s . R e v . D 3 1 , 3 0 5 9 ( 1 9 8 5 ) . H . G o l d b e r g a n d L . J . H a l l , P h y s . L e t t . B 1 7 4 , 1 5 1 ( 1 9 8 8 ) . G . D .

S t a r k m a n e t a l . , P h y s . R e v . D 4 1 , 3 5 9 4 ( 1 9 9 0 ) . S . D i m o p o u l o s e t a l . , P h y s . R e v . D 4 1 , 2 3 8 8

( 1 9 9 0 ) . A . G o u l d e t a l . , P h y s . L e t t . B 2 3 8 , 3 3 7 ( 1 9 9 0 ) . R . S . C h i v u k u l a e t a l . , P h y s . R e v . L 6 5 ,

9 5 7 ( 1 9 9 0 ) . E . W i t t e n , P h y s . R e v . D 3 0 , 2 7 2 ( 1 9 8 4 ) .

3 ] J . R i c h e t a l . , P h y s . L e t t . B 1 9 4 , 1 7 3 ( 1 9 8 7 ) . S n o w d e n - I t e t a l . , A p . J . L 3 6 4 , 2 5 ( 1 9 9 0 ) .

B . B a r i s h e t a l . , P h y s . R e v . D 3 6 , 2 6 4 1 ( 1 9 8 7 ) . C . B a c c i e t a l . ( B P R S C o l l a b . ) , t o a p p e a r i n

A s t r o p a r t i c l e P h y s i c s ( 1 9 9 4 ) .

4 ] P . M c G u i r e a n d T . B o w e n , P r o c . 2 3 r d I C R C , V o l . 4 , p . 7 2 6 , C a l g a r y ( 1 9 9 3 ) . J . W . M i t c h e l l

e t a l . , I b i d , V o l . 1 , p . 5 1 9 , C a l g a r y ( 1 9 9 3 ) . M c G u i r e , B o w e n , L . M . B a r b i e r , e t a l . , I b i d , V o l . 4 ,

p . 6 2 1 , C a l g a r y ( 1 9 9 3 ) . M c G u i r e , P h . D . D i s s . , U . o f A r i z o n a , u n p u b l i s h e d ( 1 9 9 4 ) .



10-20

σp

2(cm )

σp

2(cm )

10 10 104 8 12

m (GeV)x

COHERENT

SPIN-DEPENDENT

W3

I M A X

I M A X

W2

W2

W3W1

W1

10

10-25

-30

10

10

10-20

-15

-30

F i g u r e 1 : W e s h o w t h e I M A X c o n s t r a i n t s o n t h e S I M P m a s s / c r o s s - s e c t i o n p a r a m e t e r s p a c e f o r

c o h e r e n t i n t e r a c t i o n s a n d f o r s p i n - d e p e n d e n t i n t e r a c t i o n s . W i t h o u t t h e I M A X r e s u l t s , t h e r e a r e

t h r e e d i e r e n t n o n - e x c l u d e d w i n d o w s i n e a c h p a r a m e t e r s p a c e W

1

W

2

, a n d W

3

. T h e h a t c h e d

a r e a s a r e t h e I M A X e x c l u d e d r e g i o n s , a s s u m i n g t h a t S I M P s a r e a l l t h e g a l a c t i c h a l o d a r k m a t t e r

( f

d

= 1 ) .

Documents

P.C. McGuire et al- Balloon-Borne Direct Search for Ionizing Massive Particles as a Component of the Galactic Halo Dark Matter